JP3914755B2 - Developing device and image forming apparatus - Google Patents

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    • G03G15/08—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer
    • G03G15/09—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer using magnetic brush
    • G03G15/0942—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for developing using a solid developer, e.g. powder developer using magnetic brush with means for preventing toner scattering from the magnetic brush, e.g. magnetic seals

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置及び該装置に用いる現像装置に係り、詳しくは、トナーと磁性粒子とを含む２成分現像剤を用いた２成分現像装置及び該現像装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの電子写真方式の画像形成装置として、潜像担持体上の潜像を、磁性粒子（以下、磁性キャリアという）とトナーからなる２成分現像剤（以下、現像剤という）を用いて、可視像化するものが広く知られている。２成分現像装置は、潜像担持体に対向した開口部を有し、内部に現像剤を収容するケーシングと、該開口部から一部を露出するように配置された回転可能な非磁性の現像剤担持体と、該現像剤担持体の内部に配置される磁界発生手段とを備えている。そして、現像剤担持体が回転することで、ケーシング内部に収容した現像剤を潜像担持体に対向する現像領域に搬送する。現像領域においては、現像剤担持体の内部に配置された磁界発生手段により現像剤担持体上に穂立ちした現像剤の磁気ブラシを形成する。この磁気ブラシが潜像担持体上の潜像を摺擦し、該磁気ブラシより潜像部分にトナーが供給される。、
【０００３】
このような２成分現像装置においては、現像が行われる現像領域において潜像担持体と現像剤担持体との距離を近接させるほど、高い画像濃度を得やすく、またエッジ効果も少ないことが知られている。このため潜像担持体と現像剤担持体との距離を近接させることが望ましいが、両者を近接させると黒ベタ画像やハーフトーンのベタ画像の後端部が白く抜ける、いわゆる「後端白抜け」と呼ばれる画質劣化が発生しやすくなる。
【０００４】
この「後端白抜け」は以下のメカニズムで生じると考えられる。
ここでは、２成分現像方式でネガポジ現像を行う現像装置を用いて説明する。現像剤中の磁性キャリアは正極性に、トナーは負極性に帯電しているものとする。また、潜像担持体上の非画像部は負極性に帯電しているものとする。
現像領域において、潜像担持体に近づいてくる現像剤担持体上に担持された磁気ブラシは、現像すべき画像部の後端位置に至るまでの間に非画像部に対向して移動する。この移動の際に、マイナス電荷同士の反発力により、トナーは次第に潜像担持体から離れ現像剤担持体表面側に移動していく（以下、このトナー移動を「トナードリフト」という）。このトナードリフトの結果、磁気ブラシが画像部後端位置に到達する頃には、潜像担持体近くの磁気ブラシは正極性に帯電した磁性キャリアが剥き出しの状態になっている。このため、潜像の画像部後端位置に対向する磁性キャリア表面にはトナーは存在せず、画像部後端位置で磁気ブラシから潜像担持体へのトナー移動はない。さらに、磁気ブラシが画像部後端位置から画像部の若干内側に入った画像部後端部に到達すると、トナーと潜像担持体との付着力が弱い場合には一旦潜像担持体に付着したトナーが静電気力により磁性キャリアに再付着することもある。この結果、画像部の非画像部に近接した画像部後端部では現像が行なわれないことがある。これが「後端白抜け」の原因と考えられる。
【０００５】
そこで、本出願人は、上記「後端白抜け」の発生を防止するため、現像担持体上の法線方向磁束密度分布を規定することで、現像担持体回転方向における現像領域の幅（現像ニップ幅）を狭くした現像装置を提案した（例えば、特開２０００−３０５３６０号公報、特願２００１−９９７５１０参照）。この現像装置においては、現像剤担持体表面移動方向における現像領域の幅が狭くなり、磁気ブラシが潜像担持体に摺擦する時間が短いため、磁気ブラシ先端から現像剤担持体表面側にトナーが移動するトナードリフトが低減される。このトナードリフトの低減により、画像部後端に対向する位置においてもトナーが存在し、磁気ブラシ先端部の磁性キャリア表面がむき出しにならない。従って、潜像担持体上の画像部に一旦付着したトナーが磁気ブラシ先端部の磁性キャリアに再付着することもないので、後端白抜けの発生を防止することができる。
【０００６】
ところで、従来より現像剤担持体が搬送する現像剤の現像装置内への回収部におけるトナー飛散が問題となっている。特に、近年、微細化、高解像度化をめざし、小粒径キャリア、小粒径トナーよりなる小粒径現像剤が用いられるようになっているが、小粒径になるほど飛散はおこりやすくなる。ここで、現像剤の現像装置内への回収部におけるトナー飛散とは、現像剤担持体回転方向に対して現像領域下流側のケーシング先端部と現像スリーブに担持された現像剤との隙間から、現像装置内の浮遊トナーが吹き出すものである。２成分現像装置におけるトナー飛散は、初期セットアップ時に、磁性キャリアと未帯電のトナーとを混合する際、磁性キャリアが現像スリーブに均一に担持されず、かつ、帯電の不十分な浮遊トナーが多量に存在する場合におこりやすい。また、２成分現像装置内で、トナー補給がおこなわれた直後、帯電の不十分な浮遊トナーが多量に存在する時にも起こりやすい。
【０００７】
上記トナー飛散を抑制するために、現像剤回収部における現像装置ケーシングと現像スリーブ上の現像剤との間隙を小さくするよう、現像装置ケーシング端部に、自由端を現像スリーブに近接させた、ＰＥＴ等からなるトナー飛散抑制シート部材を設けるものが知られている。２成分現像装置においては、このトナー飛散抑制シート部材が現像スリーブ上の現像剤を掻き取り現像剤落下を生じさせないよう、トナー飛散抑制シート部材の自由端が現像スリーブ上の現像剤に接触しないよう配置している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記特願２００１−００７５１０では、現像スリーブ回転方向における現像領域の幅（現像ニップ幅）を狭くした現像装置として、図１に示すような現像装置を開示している。この現像装置は、現像領域Ｄに対向する位置に現像剤を穂立ちさせて現像を行うための現像磁極Ｐ１（Ｎ極）が形成され、この現像磁極による法線方向磁束密度分布の半値角度幅を狭くするために、現像磁極Ｐ１に対して現像スリーブ４の回転方向の上流側及び下流側のそれぞれから隣接する位置に、現像磁極と反対の極性の補助磁極Ｐ１ａ（Ｓ極），Ｐ１ｂ（Ｓ極）を有している。また、上記現像剤収容部Ｓに磁界の磁力が及ぶように、プレドクタ７ａに対向する位置から上記現像領域に至る間に磁極Ｐ４（Ｎ極）を有している。更に、上記マグネットローラ５の表面には、一般的な現像装置と同様に、現像スリーブ４上に現像剤を担持し続けながら搬送するための搬送磁極Ｐ２（Ｎ極），Ｐ３（Ｓ極）を有している。なお、図１中の現像スリーブ４の周囲に点線で示した曲線は、各磁極によって形成された、現像スリーブ４の軸方向中央部における現像スリーブ表面上の法線方向磁束密度分布を示している。
このように、感光体ドラム１に対向する開口部より露出した現像スリーブ４上に現像剤を穂立ちさせる主磁極Ｐ１の法線方向磁束密度分布の半値角度幅を狭くするために、主磁極とに隣接して補助磁極Ｐ１ｂを設けると、磁極Ｐ１ｂの法線方向磁束密度の主磁極に近い側は開口部より露出する。さらに、現像スリーブ４を小径化していくと、主磁極Ｐ１と補助磁極Ｐ１ｂとの間の現像スリーブ４上の距離が短くなり、補助磁極Ｐ１ｂの法線方向磁束密度ピークも開口部より露出するようになる。
【０００９】
このように、補助磁極Ｐ１ｂの法線方向の磁束密度ピークがケーシングの開口部より露出し、かつ、その磁極の幅が狭いと十分な磁力が得られず、現像スリーブの回転により現像スリーブ上に担持された磁性キャリアに作用する遠心力が該磁力より勝り、磁性キャリアが現像スリーブから遊離して飛散してしまう。このように現像スリーブの露出部からキャリア飛散がおこると、機内を汚し、さらには、磁性キャリアが紙搬送ガイドや転写紙上に落下すると白ポチ等を発生させ、画像品質を劣化させてしまう。
【００１０】
また、上記現像装置においても、現像剤回収部におけるトナー飛散を抑制するために、図４に示すように、現像装置ケーシング２端部に、自由端を現像スリーブ４に近接させたトナー飛散抑制シート部材１３を設けると、現像スリーブ４の露出部より飛散した磁性キャリアが該シート部材１３の感光体ドラム１と対向する面上に落下し、該シート部材１３上に捕捉される。ところで、画像形成装置内では、現像装置の駆動、転写紙の通過など、少なからず振動が発生している。この振動を該シート部材１３上に堆積した磁性キャリアが受けると、該シート部材１３上より落下してしまう。一方、トナー飛散抑制シート部材がない場合は、現像スリーブの露出部より飛散した磁性キャリアのうち、ケーシング内壁面上に落下した磁性キャリアは、現像スリーブの回転により現像装置内へと回収されていく。このことから、トナー飛散抑制シート部材を設けると、キャリア落下がさらに多くなる。
【００１１】
本発明は以上の背景のもとでなされたものであり、その目的とするところは、現像剤担持体の主磁極よりも現像剤担持体の回転方向下流側の磁極の法線方向磁束密度ピークが現像装置ケーシングの開口部より露出するよう該磁極を配置した２成分現像装置において、現像剤回収部におけるトナー飛散および現像剤担持体の露出部におけるキャリア飛散に起因するキャリア落下を抑制することができる現像装置および画像形成装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、潜像担持体に対向した開口部を有し、内部にトナーと磁性粒子とを含む現像剤を収容するケーシングと、該開口部から一部を露出するよう配置された回転可能な非磁性の現像剤担持体と、該現像剤担持体内部に配置され、少なくとも、該潜像担持体に対向する現像領域で該現像剤担持体上に該現像剤を穂立ちさせる磁界を発生させる主磁極と、該主磁極よりも該現像剤担持体の回転方向下流側に磁界を発生させる磁極とを形成する固定配置された磁界発生手段とを備え、該現像領域で該現像剤担持体表面に担持したブラシ状の現像剤にて該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、上記磁界発生手段の上記主磁極よりも上記現像剤担持体の回転方向下流側に磁界を発生させる磁極の法線方向磁束密度ピークが上記ケーシングの開口部より露出した位置にあり、かつ、上記現像領域よりも該現像剤担持体の回転方向下流側のケーシング端部に、上記潜像担持体と対向し、該現像剤担持体上の現像剤と該ケーシング端部との間に形成される隙間を小さくして該隙間からのトナー飛散を抑制する、シート部材で構成されたトナー飛散抑制手段を設け、該シート部材の潜像担持体と対向する側にマグネットを設け、該シート部材のシート面が該マグネットと該現像剤担持体の中心とを結ぶ方向に対して略平行になるように、該シート部材を配置したことを特徴とするものである。
請求項１の現像装置においては、上記トナー飛散抑制手段を設けることで、現像装置内部からのトナー飛散を抑制する。また、ケーシングの開口部から露出した主磁極のよりも現像剤担持体の回転方向下流側に磁界を発生させる磁極において浮遊した磁性粒子（以下、磁性キャリアという）が、トナー飛散抑制手段の潜像担持体と対向する面上に落下すると、マグネットの磁力により該磁性キャリアを捕捉し、トナー飛散抑制手段より落下することを防止する。さらに、トナー飛散抑制手段上に捕捉される磁性キャリアが振動を受けて飛翔し、現像剤担持体の磁界発生手段により形成される磁界により再び現像剤担持体に担持され現像装置内に戻る。よって、現像剤回収部におけるトナー飛散を抑制するとともに現像剤担持体の露出部におけるキャリア飛散が多い場合も、これに起因するキャリア落下を抑制することができる。
しかも、トナー飛散抑制手段を構成するシート部材を、そのシート面がマグネットと現像剤担持体の中心とを結ぶ方向に対して略平行になるように配置されているので、マグネットに捕捉された磁性キャリアを現像剤担持体内部に固定配置された磁界発生手段の法線方向磁力により効率よく現像剤担持体に戻すことができる。
請求項２の発明は、請求項１の現像装置において、上記マグネットは、上記潜像像担持体に対して上記現像剤担持体の現像領域の下流に隣接する磁極と同極を対向させて配置することを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項１または２の現像装置において、上記トナーが磁性トナーであることを特徴とするものである。
請求項４の発明は、請求項１、２または３の現像装置において、上記主磁極よりも上記現像剤担持体の回転方向下流側に磁界を発生させる磁極が、上記主磁極の法線方向磁束密度分布を狭くするために磁力形成を補助する補助磁極であることを特徴とするものである。
請求項５の発明は、潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置と、該潜像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写装置とを備えた画像形成装置であって、該現像装置として、請求項１、２、３または４の現像装置を用いたことを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を電子写真式の画像形成装置であるレーザプリンタ（以下、「プリンタ」という）の現像装置に適用した実施形態について説明する。
まず、図２を用いて本実施形態に係るプリンタの概略について説明する。潜像担持体としての感光体ドラム１は、図中矢印Ａ方向に回転駆動されながら、感光体ドラム１に接触してその表面を帯電する帯電ローラ５０により一様に帯電された後、光書き込みユニット５１により画像情報に基づき走査露光されて表面に潜像が形成される。本実施形態では、上記帯電ローラ５０及び光書き込みユニット５１により潜像形成手段が構成されているが、他の種類の帯電装置や露光装置を用いて構成してもよい。感光体ドラム１上に形成された潜像は、後述する現像装置２により現像され、感光体ドラム１上にトナー像が形成される。感光体ドラム１上に形成されたトナー像は、転写装置としての転写ローラ５３を備えた転写ユニットにより給紙カセット５４から給紙ローラ５５、レジストローラ対５６を経て搬送された転写材としての用紙５２上に転写される。転写終了後の用紙５２は、定着ユニット５７によりトナー像が定着され機外に排出される。なお、転写されなかった感光体ドラム１上の残留トナーは、クリーニングユニット５８により感光体ドラム１から除去される。また、感光体ドラム１上の残留電荷は除電ランプ５９で除去される。
【００１４】
次に、本実施形態に係る現像装置の全体構成について説明する。
図１は現像装置２の全体の概略構成図である。この現像装置２は感光体ドラム１の側方に配設され、磁性トナー３ａ及び磁性キャリア３ｂとを含む二成分現像剤（以下「現像剤」という。）３を表面に担持する現像剤担持体として非磁性の現像スリーブ４を備えている。この現像スリーブ４は、ケーシング２の感光体ドラム１側に形成された開口部から一部露出するように取り付けられ、図示しない駆動装置により、感光体ドラム１と対向する現像領域Ｄにおいて現像剤を下方(図中矢印Ｂ方向）に移動させる向きに回転駆動可能になっている。また、現像スリーブ４の内部には、磁界発生手段としての固定磁石群からなるマグネットローラ５が固定配置されている。
【００１５】
また、本現像装置は、現像スリーブ４上に担持され現像領域Ｄに向けて搬送されている現像剤の量を規制する現像剤規制部材としてのドクタ６、該ドクタ６に現像剤搬送方向上流側で現像スリーブ４の表面及びドクタ６との間に現像剤３を収容する現像剤収容部Ｓを形成するように設けられた現像剤収容ケース７、トナー収容部としてのトナーホッパ８なども備えている。トナーホッパ８は現像スリーブ４上の現像剤搬送方向における現像剤収容部Ｓの上流側に隣接して現像スリーブ表面と対向するトナー補給用開口（以下「トナー補給口」という。）８ａを有している。また、トナーホッパ８の内部には、図中矢印Ｃで示す時計方向に回転しながら磁性トナー３ａをトナー補給口８ａに向けて撹拌しながら送り出すトナー撹拌部材としての厚さ０．０５ｍｍ程度のＰＥＴからなるトナーアジテータ９が配設されている。
【００１６】
上記現像剤収容ケース７の現像スリーブ４に近接する先端部（ひさし部）は、トナーホッパ８から磁性トナーが補給され現像剤収容部Ｓ内に向かって進行しようとする現像剤の量を規制する第２現像剤規制部材としてのプレドクタ７ａとして用いられている。また、上記現像剤収容ケース７等で形成される現像剤収容部Ｓには、感光体ドラム１との対向する現像領域に供給されずにドクタ６で進行が阻止された現像剤が収容される。
【００１７】
上記マグネットローラ５の表面部には、該ローラの回転中心軸方向に沿った方向に延在する磁極が径方向外側に向けて複数形成されるように、複数の磁石が設けられている。具体的には、現像領域Ｄに対向する位置に現像剤を穂立ちさせて現像を行うための現像磁極Ｐ１（Ｎ極）が形成され、この現像磁極による法線方向磁束密度分布の半値角度幅を狭くするために、現像磁極Ｐ１に対して現像スリーブ回転方向の上流側及び下流側のそれぞれから隣接する位置に、現像磁極と反対の極性の補助磁極Ｐ１ａ（Ｓ極），Ｐ１ｂ（Ｓ極）を有している。また、上記現像剤収容部Ｓに磁界の磁力が及ぶように、プレドクタ７ａに対向する位置から上記現像領域に至る間に磁極Ｐ４（Ｎ極）を有している。更に、上記マグネットローラ５の表面には、一般的な現像装置と同様に、現像スリーブ４上に現像剤を担持し続けながら搬送するための搬送磁極Ｐ２（Ｎ極），Ｐ３（Ｓ極）を有している。本実形態では、Ｐ１（Ｎ極）とＰ１ｂ（Ｓ極）との角度は３０°〜４５°とした。
なお、図１中の現像スリーブ４の周囲に点線で示した曲線は、各磁極によって形成された、現像スリーブ４の軸方向中央部における現像スリーブ表面上の法線方向磁束密度分布を示している。
【００１８】
上記マグネットローラ５は、６極の磁極が形成されているが、上記補助磁極Ｐ１ｂから補助磁極Ｐ１ａに至る間に磁極を更に増やし、８極や１０極で構成されるマグネットローラとしてもよい。
【００１９】
また、上記マグネットローラ５の現像磁極Ｐ１は、回転中心軸に垂直な横断面における面積（以下「横断面積」という。）が小さい磁石により構成されている。この横断面積が小さくなると一般に磁力は弱くなるが、現像スリーブ表面の磁力が小さくなりすぎると磁性キャリアを保持する力が充分ではなくなるために感光体ドラム１への磁性キャリア付着を生じることがある。そこで、この現像磁極Ｐ１用の磁石は磁力の強い希土類金属合金磁石により作製した。希土類金属合金磁石のうち代表的な鉄ネオジウムボロン合金磁石では最大エネルギー積で３５８ｋＪ／ｍ３であり、鉄ネオジウムボロン合金ボンド磁石では最大エネルギー積で８０ｋＪ／ｍ３前後である。これにより、従来通常用いられていた、最大エネルギー積が３６ｋＪ／ｍ３前後、２０ｋＪ／ｍ３前後であるフェライト磁石、フェライトボンド磁石等と比べ強い磁力を確保することが可能となったため、横断面積の小さい磁石を用いても現像スリーブ表面の磁力を確保することが可能となった。磁力を確保するためには、この他にサマリュウムコバルト金属合金磁石等を用いることもできる。
【００２０】
次に、図１に基づいて、上記構成の現像装置の現像動作について説明する。
現像スリーブ４上の現像剤３は該スリーブ４の矢印Ｂ方向の回転に伴って搬送され、ドクタ６により規制されて薄層化される。薄層化された現像剤３は、矢印Ａ方向に回転している感光体ドラム１と対向する現像領域Ｄに搬送される。この現像領域Ｄで、感光体ドラム１上に形成されている潜像に磁性トナーが供給され、潜像の可視像化が行われる。現像領域Ｄを通過した現像スリーブ４上の現像剤は現像スリーブ回転に伴って更に搬送され、トナー補給口８ａと対向する位置に到達する。このトナー補給口８ａには、トナーホッパ８内の磁性トナー３ａがアジテータ９で送り出され現像スリーブ４上の現像剤と接するように滞留している。トナー補給口８ａで新しい磁性トナー３ａを取り込んだ後、現像剤収容部Ｓに戻る。そして、新しい磁性トナー３ａを含んだ現像剤３はドクタ６による規制部で内圧が増加する。この内圧の増加した現像剤中で磁性キャリアとの摩擦帯電によってトナー帯電が行われる。一方、上記現像領域に供給されずにドクタ６で進行が阻止された現像剤３の一部は、現像剤収容部Ｓ内で循環するように移動する。
この現像装置では、現像スリーブ４上のトナー濃度の変化に応じて、現像スリーブ４上の搬送現像剤の上記プレドクタ７ａによる規制状態が変化し、上記磁性トナーが消費された部分の現像剤のトナー濃度が所定の濃度範囲になるように自己制御される。これにより、現像スリーブ４上の現像剤３トナー濃度が常にほぼ一定濃度の範囲となるように保たれる。
【００２１】
次に、本実施形態で用いる現像剤について説明する。
本実施形態の現像装置で用いる現像剤のトナーとしては、トナー濃度変動が比較的大きい上記トナー自己濃度制御方式を採用したときの高トナー濃度側にふれたときのトナー飛散を抑制する観点から、結着樹脂と磁性体からなる磁性トナーで次のような特性を有する。
磁性トナーの重量平均粒径は６.０〜８．０μmで、５μm以下の粒子個数が４０〜８０個数％とすることが好ましい。また、トナーに用いられる流動性付与剤は、トナ−に対して０.１〜２重量％使用されるのが好ましい。流動性付与剤が０.１重量％未満では、トナ−凝集を改善する効果が乏しくなり、２重量％を超える場合は、細線間のトナ−飛び散り、機内の汚染、感光体の傷や摩耗等の問題が生じやすい傾向がある。
【００２２】
また、本実施形態の現像剤を構成する磁性キャリアの核体粒子としては、従来より公知のものでよく例えば鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性金属；マグネタイト、ヘマタイト、フェライトなどの合金や化合物；前記強磁性体微粒子と樹脂との複合体等が挙げられる。
これらの磁性キャリアは、より耐久性を長くする目的で、表面を樹脂で被覆することが好ましい。磁性キャリアの平均粒径は２０〜８０μｍが好ましい。
【００２３】
ここで、現像領域Ｄにおいて、磁性トナーに働く力について説明する。磁性トナーには、感光体ドラム１との間に電界による力Ｆｅと、磁性キャリアとの間に静電的な力Ｆｓと、現像スリーブ４側に引き付ける磁気的な力Ｆｂとがそれぞれ働いている。前述のトナードリフトによる力は、静電的な力Ｆｓの増加分（α）として考えることができ、トナードリフトの発生している状態では、ＦｓはＦｓ＋αとなり、磁性キャリアに引き戻され易くなる。
【００２４】
そこで、本実施形態では、現像磁極Ｐ１によって現像スリーブの外側に発生する法線方向磁束密度のピーク値を５０％以上にすることにより、現像領域Ｄの現像スリーブ表面移動方向の幅（現像ニップ幅）を狭くし、トナードリフトによるＦｓの増加分のαを０（ゼロ）もしくはかなり小さくできた。更に、現像領域Ｄにおける磁気ブラシの密度を高めるとともに、現像スリーブの回転中心軸方向全体にわたって現像剤を均一に穂立ちさせて感光体ドラム１の表面に接離させることができた。これにより、後端白抜けのないベタ画像を形成することができ、磁性トナーを用いた場合の画質改善ができるようになった。
【００２５】
次に、本実施形態の現像装置におけるトナー飛散抑制手段について説明する。図３は、トナー飛散抑制手段の概略構成図である。現像装置ケーシング２の現像領域下流側の先端部に、感光体ドラム１に対向するようトナー飛散抑制手段としてのトナー飛散抑制シート部材１３を設けた。このトナー飛散抑制シート部材１３は、ケーシング２に取り付けられたその根本部から現像スリーブ４の回転中心に向かう法線に略平行になるよう配置している。本実施形態では、トナー飛散抑制シート部材１３は、厚さ０．０５ｍｍのポリエチレンテレフタレートを用いている。また、４０〜５０°に配置し、突き出し量４ｍｍ、現像スリーブ４表面との間隙を１〜２．５ｍｍとした。さらに、トナー飛散抑制シート部材１３の感光体ドラムに対面する側には、マグネットシート１２を配置している。このマグネットシート１２の表面（Ｓ極）と感光体ドラム１との距離は０．３ｍｍから２ｍｍとし、長さ３１０ｍｍ、幅２．５ｍｍ、厚さ１ｍｍとして。また、マグネットシート１２は、ラバーマグネットであり、例えば住友３Ｍ製 Ｎ−１４００を磁力 ３０〜５０ｍＴに着磁したものである。着磁方向は、マグネットローラ５のＰ１ｂ極（Ｓ極）と同極を感光体ドラム１に対向させる向きとした。そして、トナー飛散抑制シート部材１３側は、Ｐ１ｂ極（Ｓ極）と逆極性の磁極（Ｎ極）に着磁した。なお、本実施形態では、トナー飛散抑制シート部材１３として、透明のＰＥＴを使用し、検査工程において感光体ドラム１と現像スリーブ４とのギャップを非接触のレーザー測定装置によって検査可能とした。また、トナー飛散抑制手段としては、このようなシート部材のほか、ケーシングの一部を感光体ドラム１に対向するような形状としても良い。
【００２６】
ここで、現像装置の現像剤回収部におけるトナー飛散について説明する。この現像装置では、初期セットアップ時に、インチング動作をおこなう。トナーホッパ８内のトナーは、ヒートシール１１にて密封されている。また、磁性キャリア収容室１５の磁性キャリアは、ヒートシール１４によって封入されている。現像装置のセットアップ時は、ヒートシール１１、１４を引き抜く。ここで、ヒートシール１１を引き抜いたとき、トナーホッパ８内のトナーが一気にトナーホッパから流出しないよう、トナーアジテータ９をその弾性力を利用して、ケーシング２の現像スリーブ側２aに圧接させている。しかしながら、トナーアジテータ９でトナーがせき止められていても、振動、衝撃などで、図３のＴの隙間にトナーが侵入してくる。ヒートシール１１を引き抜いた直後は、Ｔの隙間に溜まったトナーは、感光体ドラム１側に向かって流れ出し、マグネットローラ５の磁力によって現像スリーブ４の表面に一時的に捕捉される。さらに、流れ出したトナー量が多い場合は、そのまま現像装置外に飛散しないよう、トナー飛散飛散抑制部材でトナーを堰き止める。一方、磁性キャリア収容室１５から重力で落下した磁性キャリアは、プレドクタ７aと現像スリーブ４の隙間に一時的にトラップされ現像剤収容室Ｓに滞留し、その下方の図３のＥの空間まで落下しない。このため、図３のＥの空間は、Ｔに侵入したトナーのみの状態となる。次に、現像スリーブ４が回転すると、現像剤収容室Ｓの磁性キャリアは、ドクタ６を通過し、やがてトナーと混合する。現像スリーブ４が回転を開始して数十秒間、Ｔに侵入してケーシングのＥ部内に落下したトナーは、磁性キャリアと混合、撹拌される。この時、現像剤３にも現像スリーブ４にも捕捉されない浮遊トナーが、気流によって感光体ドラム側に吹き出そうとする。この気流をトナー飛散抑制シート部材１３によって阻止、あるいは現像スリーブ側に向けることで、トナー飛散が抑制される。
【００２７】
また、現像スリーブ４の露出部、特に、Ｐ１ｂ極において浮遊した磁性キャリアが、トナー飛散抑制シート部材１３の感光体ドラム１と対向する面上に落下すると、マグネットシート１２の磁力により一端捕捉される。さらに、トナー飛散抑制シート部材１３の感光体ドラム１と対向する面上に堆積した磁性キャリアに振動が加わると、該磁性キャリアは飛翔し、現像スリーブ１３の磁極Ｐ１ｂ極により形成される磁界により再び現像スリーブ４に担持され、現像装置内に戻っていく。このため、トナー飛散抑制シート部材１３より落下することを防止する。
【００２８】
ここで、トナー飛散抑制シート部材１３をマグネットシート１２と現像スリーブ４の回転中心を結ぶ法線に略平行に向いているので、マグネットシート１２に捕捉された磁性キャリアをマグネットローラ５の法線方向磁力により効率よく現像スリーブ４に戻すことができる。
【００２９】
また、マグネットローラ５のＰ１ｂ極（Ｓ極）と同極を感光体ドラム１に対向させる向きとしているので、キャリア落下を防止するのみでなく、磁性キャリアが現像スリーブ４に戻り易い戻りやすい。
【００３０】
比較例として、図５に示すように、トナー飛散抑制シート部材１３の感光体ドラム１と対向する面と反対側にマグネットシート１２を設けたものを考える。この場合も、ある程度の量までは、現像スリーブ４露出部において浮遊した磁性キャリアを、トナー飛散抑制シート部材１３の感光体ドラム１と対向する面上に捕捉できるが、マグネットシート１２による捕捉力および磁性キャリアを現像スリーブに戻す効果がない。このため、トナー飛散抑制シート部材１３の感光体ドラム１と対面する側に磁性キャリアが堆積していくと、転写紙が通過したとき振動等によって落下してしまう。
【００３１】
よって、現像スリーブ４の露出部におけるキャリア飛散が多い場合も、ケーシング２の現像領域下流側の先端部に、感光体ドラム１に対向する側にマグネットシート１２を配置したトナー飛散抑制シート部材１３を設けることで、キャリア落下を抑制するとともに、現像剤回収部におけるトナー飛散を抑制することができる。
【００３２】
以上述べたように、本実施形態では、現像剤担持体の主磁極よりも現像剤担持体の回転方向下流側の磁極の法線方向磁束密度ピークが現像装置ケーシングの開口部より露出するよう該磁極を配置した２成分現像装置において、現像剤担持体の露出部におけるキャリア飛散に起因するキャリア落下および現像剤回収部におけるトナー飛散を抑制することができる。
また、トナー飛散抑制手段としてのトナー飛散抑制シート部材１３を磁性部材としてのマグネットシート１２と現像剤担持体としての現像スリーブ４の回転中心を結ぶ法線に略平行になるよう配置したので、マグネットシート１２に捕捉された磁性キャリアをマグネットローラ５の法線方向磁力により効率よく現像剤スリーブ４に戻すことができる。
また、マグネットローラ５のＰ１ｂ極（Ｓ極）と同極をマグネットシート１２の感光体ドラム１に対向させる向きとしているので、キャリア落下を防止するのみでなく、磁性キャリアが現像スリーブ４に戻り易い。
また、磁性トナーを用いることにより、トナーが磁気力によって磁性粒子に引き付けられるので、トナー飛散を抑制することができる。
また、本発明を感光体ドラム１と、感光体ドラム１に潜像を形成する潜像形成手段としての露光装置５１と、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置と、該潜像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写装置とを備えた画像形成装置であって、現像磁極Ｐ１の現像スリーブ４回転方向下流側に隣接して設けられた補助磁極Ｐ１ｂ（Ｓ極）であって、幅が狭く十分な磁力が得られない補助磁極Ｐ１ｂ（Ｓ極）を有する現像装置に適用しているので、キャリア落下抑制に優れた効果がある。
また、像担持体としての感光体ドラム１と、潜像形成手段としての帯電ローラ５０及び光書き込みユニット５１と、感光体ドラム１上の潜像を現像してトナー像とする現像装置２と、転写装置５３とを備えた画像形成装置に適用することは、安定した画像を得ることができるので特に有用である。
なお、上記実施形態では、現像装置が単一の単色の画像形成装置を用いて説明したが、本発明は、現像装置を複数備え、カラー画像を形成するカラー画像形成装置にも適応できる。この場合、キャリア落下、トナー飛散を抑制することで、混色による画像劣化を防止することができる。
なお、上記実施形態では、高画質化を狙い、現像ニップを狭くするために、具体的には、主磁極Ｐ１の現像剤担持体の回転方向下流側に磁界を発生させる補助磁極Ｐ１ｂを隣接して設け、主磁極Ｐ１の法線方向磁束密度ピークを狭くしている現像装置を用いて説明した。しかしながら、上記現像装置にか限らず、磁界発生手段の主磁極のよりも現像剤担持体の回転方向下流側に磁界を発生させる磁極の法線方向磁束密度ピークがケーシングの開口部より露出した位置にある現像装置においては、本発明は適用でき、同様の効果が得られる。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１乃至５の発明によれば、現像剤担持体の主磁極よりも現像剤担持体の回転方向下流側の磁極の法線方向磁束密度ピークが現像装置ケーシングの開口部より露出するよう該磁極を配置した２成分現像装置において、現像剤回収部におけるトナー飛散および現像剤担持体の露出部におけるキャリア飛散に起因するキャリア落下を抑制することができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る現像装置の概略構成図。
【図２】同現像装置を備えたプリンタの概略構成図。
【図３】トナー飛散抑制部材の概略構成図。
【図４】従来のトナー飛散抑制部材の一例。
【図５】比較例に係るトナー飛散抑制部材の概略構成図。
【符号の説明】
１ 感光体ドラム
２ 現像装置
２ａ ケーシング
３ 現像剤
３ａ 磁性トナー
３ｂ 磁性キャリア
４ 現像スリーブ
５ マグネットローラ
６ ドクタ
７ 現像剤収容ケース
７ａ プレドクタ
８ トナーホッパ
８ａ トナー補給口
９ トナーアジテータ
１０ 現像バイアス電源
１２ マグネットシート
１３ トナー飛散抑制シート部材
５０ 帯電ローラ
５１ 光書き込みユニット
５２ 用紙
５３ 転写ローラ
Ｓ 現像剤収容部
Ｄ 現像領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a FAX, and a developing device used in the apparatus, and more specifically, a two-component developing device using a two-component developer containing toner and magnetic particles and the developing device. The present invention relates to an image forming apparatus including
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Generally, as an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a facsimile machine, a latent image on a latent image carrier is converted into a two-component developer (hereinafter referred to as developing) composed of magnetic particles (hereinafter referred to as magnetic carrier) and toner. It is widely known that a visible image is formed using an agent). The two-component developing device has an opening facing the latent image carrier, a casing for containing the developer therein, and a rotatable non-magnetic developing device disposed so as to partially expose the opening. A developer carrier, and a magnetic field generating means disposed inside the developer carrier. Then, the developer carrying member rotates, so that the developer accommodated in the casing is transported to the developing region facing the latent image carrying member. In the developing region, a magnetic brush of the developer that stands up on the developer carrying member is formed by a magnetic field generating means disposed inside the developer carrying member. The magnetic brush rubs the latent image on the latent image carrier, and toner is supplied from the magnetic brush to the latent image portion. ,
[0003]
In such a two-component developing device, it is known that the closer the distance between the latent image carrier and the developer carrier in the development area where development is performed, the easier it is to obtain a higher image density and fewer edge effects. ing. For this reason, it is desirable that the distance between the latent image carrier and the developer carrier is close, but when they are close, the rear end of a black solid image or a halftone solid image is whitened. It is easy for image quality deterioration called “
[0004]
This “rear end white spot” is considered to occur by the following mechanism.
Here, a description will be given using a developing device that performs negative-positive development by a two-component development method. It is assumed that the magnetic carrier in the developer is positively charged and the toner is negatively charged. Further, it is assumed that the non-image portion on the latent image carrier is negatively charged.
In the developing area, the magnetic brush carried on the developer carrying member approaching the latent image carrying member moves to face the non-image portion until reaching the rear end position of the image portion to be developed. During this movement, due to the repulsive force between the negative charges, the toner gradually moves away from the latent image carrier and moves to the surface of the developer carrier (hereinafter, this toner movement is referred to as “toner drift”). As a result of this toner drift, when the magnetic brush reaches the rear end position of the image area, the magnetic carrier near the latent image carrier is in a state in which the magnetic carrier charged to the positive polarity is exposed. Therefore, there is no toner on the surface of the magnetic carrier facing the rear end position of the image portion of the latent image, and there is no toner movement from the magnetic brush to the latent image carrier at the rear end position of the image portion. Further, when the magnetic brush reaches the rear end of the image part slightly inside the image part from the rear end position of the image part, if the adhesion force between the toner and the latent image carrier is weak, the magnetic brush once adheres to the latent image carrier. The adhered toner may reattach to the magnetic carrier due to electrostatic force. As a result, development may not be performed at the rear end of the image portion close to the non-image portion of the image portion. This is considered to be the cause of “blank trailing edge”.
[0005]
Therefore, the present applicant defines the normal direction magnetic flux density distribution on the development carrier in order to prevent the occurrence of the “rear end white spot”, so that the width of the development region in the rotation direction of the development carrier (development) A developing device with a narrow nip width has been proposed (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-305360, Japanese Patent Application No. 2001-997510). In this developing device, the width of the developing area in the developer carrier surface movement direction is narrowed, and the time for the magnetic brush to slide on the latent image carrier is short. The toner drift that moves is reduced. Due to the reduction in toner drift, toner is present even at a position facing the rear end of the image area, and the magnetic carrier surface at the front end of the magnetic brush is not exposed. Therefore, since the toner once attached to the image portion on the latent image carrier does not reattach to the magnetic carrier at the tip portion of the magnetic brush, the occurrence of white-out at the rear end can be prevented.
[0006]
By the way, scattering of the toner in the collecting unit into the developing device of the developer conveyed by the developer carrier has been a problem. In particular, in recent years, a small particle size developer composed of a small particle size carrier and a small particle size toner has been used with the aim of miniaturization and high resolution, but the smaller the particle size, the more likely the scattering occurs. Here, the toner scattering in the collecting portion of the developer into the developing device refers to the gap between the front end of the casing on the downstream side of the developing region and the developer carried on the developing sleeve with respect to the rotation direction of the developer carrying member. The floating toner in the developing device is blown out. The toner scattering in the two-component developing device is caused by the fact that the magnetic carrier is not uniformly carried on the developing sleeve when the magnetic carrier and the uncharged toner are mixed at the initial setup, and a large amount of floating toner is insufficiently charged. It is easy to happen when it exists. Also, it easily occurs when a large amount of floating toner that is insufficiently charged is present immediately after toner replenishment in the two-component developing device.
[0007]
In order to suppress the toner scattering, a PET having a free end close to the developing sleeve at the end of the developing device casing so as to reduce a gap between the developing device casing and the developer on the developing sleeve in the developer collecting unit. There is known one provided with a toner scattering suppression sheet member made of, for example. In the two-component developing device, the free end of the toner scattering suppression sheet member does not contact the developer on the developing sleeve so that the toner scattering suppression sheet member scrapes off the developer on the developing sleeve and does not cause the developer to fall. It is arranged.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In Japanese Patent Application No. 2001-007510, a developing device as shown in FIG. 1 is disclosed as a developing device in which the width of the developing region (developing nip width) in the developing sleeve rotation direction is narrowed. In this developing device, a developing magnetic pole P1 (N pole) for developing by causing a developer to stand at a position facing the developing region D is formed, and the half-value angle width of the normal direction magnetic flux density distribution by the developing magnetic pole is formed. In order to narrow the developing magnetic pole P1, the auxiliary magnetic poles P1a (S pole) and P1b (S1) of the opposite polarity to the developing magnetic pole are positioned adjacent to the developing magnetic pole P1 from the upstream side and the downstream side in the rotation direction of the developing sleeve 4, respectively. Poles). Further, a magnetic pole P4 (N pole) is provided between the position facing the pre-doctor 7a and the developing region so that the magnetic force of the magnetic field reaches the developer accommodating portion S. Further, on the surface of the magnet roller 5, similarly to a general developing device, conveying magnetic poles P2 (N pole) and P3 (S pole) for conveying the developer on the developing sleeve 4 while continuing to carry the developer are provided. Have. A curve indicated by a dotted line around the developing sleeve 4 in FIG. 1 indicates a normal direction magnetic flux density distribution on the surface of the developing sleeve at the central portion in the axial direction of the developing sleeve 4 formed by each magnetic pole. .
Thus, in order to narrow the half-value angle width of the normal direction magnetic flux density distribution of the main magnetic pole P1 that causes the developer to stand on the developing sleeve 4 exposed from the opening facing the photosensitive drum 1, the main magnetic pole and When the auxiliary magnetic pole P1b is provided adjacent to the magnetic pole P1, the side near the main magnetic pole in the normal direction magnetic flux density of the magnetic pole P1b is exposed from the opening. Further, as the diameter of the developing sleeve 4 is reduced, the distance on the developing sleeve 4 between the main magnetic pole P1 and the auxiliary magnetic pole P1b becomes shorter, and the normal direction magnetic flux density peak of the auxiliary magnetic pole P1b is also exposed from the opening. become.
[0009]
As described above, when the magnetic flux density peak in the normal direction of the auxiliary magnetic pole P1b is exposed from the opening of the casing and the magnetic pole width is narrow, sufficient magnetic force cannot be obtained, and the developing sleeve rotates to the developing sleeve. The centrifugal force acting on the supported magnetic carrier is greater than the magnetic force, and the magnetic carrier is released from the developing sleeve and scattered. When the carrier scatters from the exposed portion of the developing sleeve in this manner, the inside of the apparatus is soiled. Further, when the magnetic carrier falls on the paper conveyance guide or the transfer paper, white spots or the like are generated, and the image quality is deteriorated.
[0010]
  Also in the above developing device, in order to suppress toner scattering in the developer collecting section, as shown in FIG. 4, a toner scattering suppressing sheet having a free end close to the developing sleeve 4 at the end of the developing device casing 2. When the member 13 is provided, the magnetic carrier scattered from the exposed portion of the developing sleeve 4 falls on the surface of the sheet member 13 facing the photosensitive drum 1 and is captured on the sheet member 13. By the way, in the image forming apparatus, there are not a few vibrations such as driving of the developing device and passage of transfer paper. When this vibration is received by the magnetic carrier deposited on the sheet member 13, it falls from the sheet member 13. On the other hand, when there is no toner scattering suppression sheet member, among the magnetic carriers scattered from the exposed portion of the developing sleeve, the magnetic carrier dropped on the inner wall surface of the casing is collected into the developing device by the rotation of the developing sleeve. . For this reason, when the toner scattering suppression sheet member is provided, the carrier falls more..
[0011]
The present invention has been made under the above background, and its object is to provide a normal direction magnetic flux density peak of the magnetic pole on the downstream side in the rotation direction of the developer carrier relative to the main pole of the developer carrier. In the two-component developing device in which the magnetic poles are arranged so as to be exposed from the opening of the developing device casing, it is possible to suppress carrier falling caused by toner scattering in the developer collecting portion and carrier scattering in the exposed portion of the developer carrying member. A developing device and an image forming apparatus that can be used.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is directed to a casing having an opening facing the latent image carrier, containing a developer containing toner and magnetic particles therein, and an opening from the opening. A rotatable non-magnetic developer carrier disposed so as to expose a portion thereof, and disposed on the developer carrier at least in a developing region opposed to the latent image carrier. A main magnetic pole for generating a magnetic field for raising the developer, and a magnetic field generating means fixedly arranged to form a magnetic pole for generating a magnetic field downstream of the main magnetic pole in the rotation direction of the developer carrier. In the developing device for developing the latent image on the latent image carrier with a brush-like developer carried on the surface of the developer carrier in the development region, the developer is more than the main magnetic pole of the magnetic field generating means. Magnetic pole method for generating a magnetic field downstream in the rotational direction of a carrier The directional magnetic flux density peak is located at a position exposed from the opening of the casing, and is opposed to the latent image carrier at the casing end on the downstream side of the developer carrier in the rotation direction of the developer carrier, Between the developer on the developer carrier and the end of the casingGaps formed inTo reduceTheTheGapSuppresses toner scattering fromMade up of sheet materialToner scattering suppression means is provided,Sheet materialA magnet is provided on the side facing the latent image carrierThe sheet member is arranged so that the sheet surface of the sheet member is substantially parallel to the direction connecting the magnet and the center of the developer carrier.It is characterized by that.
  In the developing device according to the first aspect, the toner scattering from the inside of the developing device is suppressed by providing the toner scattering suppressing means. Further, magnetic particles (hereinafter referred to as magnetic carrier) floating in the magnetic poles that generate a magnetic field downstream of the main magnetic pole exposed from the opening of the casing in the rotation direction of the developer carrier are latent images of the toner scattering suppression means. When falling onto the surface facing the carrier, the magnetic carrier is captured by the magnetic force of the magnet and prevented from falling by the toner scattering suppressing means. Further, the magnetic carrier trapped on the toner scattering suppressing means flies under vibration, and is again carried on the developer carrying body by the magnetic field generated by the magnetic field generating means of the developer carrying body and returns to the developing device. Therefore, it is possible to suppress the toner scattering in the developer collecting portion and also to suppress the carrier falling due to the carrier scattering in the exposed portion of the developer carrying member.
  In addition, since the sheet member constituting the toner scattering suppression means is arranged so that the sheet surface is substantially parallel to the direction connecting the magnet and the center of the developer carrier, the magnetic material captured by the magnet The carrier can be efficiently returned to the developer carrier by the normal magnetic force of the magnetic field generating means fixedly arranged inside the developer carrier.
  Claim2The invention of claim1'sIn the developing device, the magnet is arranged so that the same polarity as the magnetic pole adjacent to the latent image carrier on the downstream side of the developing region of the developer carrier is opposed to the latent image carrier.
  Claim3The invention ofThe developing device according to claim 1 or 2,The toner is a magnetic toner.
  Claim4The invention of claim 1,2Or3In the developing device, the magnetic pole generating the magnetic field downstream of the main carrier in the rotation direction of the developer carrier supports the magnetic pole formation in order to narrow the normal direction magnetic flux density distribution of the main magnetic pole. It is characterized by being.
  Claim5The invention includes a latent image carrier, a latent image forming unit that forms a latent image on the latent image carrier, a developing device that develops the latent image on the latent image carrier into a toner image, and the latent image carrier. An image forming apparatus comprising: a transfer device that transfers a toner image on an image carrier to a transfer material, wherein the developing device comprises:3Or4The developing device is used.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to a developing device of a laser printer (hereinafter referred to as “printer”) which is an electrophotographic image forming apparatus will be described.
First, the outline of the printer according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The photosensitive drum 1 serving as a latent image carrier is uniformly charged by a charging roller 50 that is in contact with the photosensitive drum 1 and charges the surface thereof while being driven to rotate in the direction of arrow A in FIG. The unit 51 is scanned and exposed based on the image information to form a latent image on the surface. In the present embodiment, the latent image forming unit is configured by the charging roller 50 and the optical writing unit 51. However, other types of charging devices and exposure devices may be used. The latent image formed on the photosensitive drum 1 is developed by a developing device 2 described later, and a toner image is formed on the photosensitive drum 1. The toner image formed on the photosensitive drum 1 is transferred from a paper feed cassette 54 through a paper feed roller 55 and a resist roller pair 56 by a transfer unit having a transfer roller 53 as a transfer device. 52 is transferred onto 52. After the transfer, the paper 52 is fixed with a toner image by the fixing unit 57 and discharged outside the apparatus. The residual toner on the photosensitive drum 1 that has not been transferred is removed from the photosensitive drum 1 by the cleaning unit 58. Further, the residual charge on the photosensitive drum 1 is removed by the charge eliminating lamp 59.
[0014]
Next, the overall configuration of the developing device according to the present embodiment will be described.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the entire developing device 2. The developing device 2 is disposed on the side of the photosensitive drum 1, and is a developer carrying member that carries a two-component developer (hereinafter referred to as "developer") 3 including a magnetic toner 3a and a magnetic carrier 3b on the surface. As a non-magnetic developing sleeve 4. The developing sleeve 4 is attached so as to be partially exposed from an opening formed on the photosensitive drum 1 side of the casing 2, and developer is applied in a developing region D facing the photosensitive drum 1 by a driving device (not shown). It can be rotationally driven in a direction to move downward (in the direction of arrow B in the figure). Further, a magnet roller 5 composed of a fixed magnet group as a magnetic field generating means is fixedly arranged inside the developing sleeve 4.
[0015]
Further, the developing device includes a doctor 6 as a developer regulating member that regulates the amount of the developer carried on the developing sleeve 4 and conveyed toward the developing region D, and upstream of the doctor 6 in the developer conveying direction. In addition, a developer accommodating case 7 provided so as to form a developer accommodating portion S for accommodating the developer 3 between the surface of the developing sleeve 4 and the doctor 6, a toner hopper 8 as a toner accommodating portion, and the like are also provided. . The toner hopper 8 has a toner replenishing opening (hereinafter referred to as “toner replenishing port”) 8 a adjacent to the upstream side of the developer accommodating portion S in the developer transport direction on the developing sleeve 4 and facing the surface of the developing sleeve. Yes. Further, inside the toner hopper 8, PET having a thickness of about 0.05 mm as a toner agitating member that sends out the magnetic toner 3 a while agitating toward the toner supply port 8 a while rotating clockwise as indicated by an arrow C in the drawing. A toner agitator 9 is provided.
[0016]
A tip portion (eave portion) of the developer containing case 7 adjacent to the developing sleeve 4 is a first portion that regulates the amount of the developer that is supplied with magnetic toner from the toner hopper 8 and proceeds toward the developer containing portion S. 2 Used as a predoctor 7a as a developer regulating member. Further, in the developer accommodating portion S formed by the developer accommodating case 7 or the like, the developer that is not supplied to the developing area facing the photosensitive drum 1 but is prevented from advancing by the doctor 6 is accommodated. .
[0017]
A plurality of magnets are provided on the surface portion of the magnet roller 5 such that a plurality of magnetic poles extending in the direction along the rotation center axis direction of the roller are formed outward in the radial direction. Specifically, a development magnetic pole P1 (N pole) for developing with the developer spiked at a position facing the development region D is formed, and the half-value angle width of the normal direction magnetic flux density distribution by this development magnetic pole In order to narrow the developing magnetic pole P1, auxiliary magnetic poles P1a (S pole) and P1b (S pole) having opposite polarities to the developing magnetic poles are positioned adjacent to the developing magnetic pole P1 from the upstream side and the downstream side in the developing sleeve rotation direction. have. Further, a magnetic pole P4 (N pole) is provided between the position facing the pre-doctor 7a and the developing region so that the magnetic force of the magnetic field reaches the developer accommodating portion S. Further, on the surface of the magnet roller 5, similarly to a general developing device, conveying magnetic poles P2 (N pole) and P3 (S pole) for conveying the developer on the developing sleeve 4 while continuing to carry the developer are provided. Have. In this embodiment, the angle between P1 (N pole) and P1b (S pole) is 30 ° to 45 °.
A curve indicated by a dotted line around the developing sleeve 4 in FIG. 1 indicates a normal direction magnetic flux density distribution on the surface of the developing sleeve at the central portion in the axial direction of the developing sleeve 4 formed by each magnetic pole. .
[0018]
The magnet roller 5 has six magnetic poles. However, the magnet roller 5 may be a magnet roller having eight or ten poles by further increasing the number of magnetic poles from the auxiliary magnetic pole P1b to the auxiliary magnetic pole P1a.
[0019]
Further, the developing magnetic pole P1 of the magnet roller 5 is composed of a magnet having a small area (hereinafter referred to as “cross-sectional area”) in a cross section perpendicular to the rotation center axis. If this cross-sectional area is small, the magnetic force generally becomes weak. However, if the magnetic force on the surface of the developing sleeve is too small, the force for holding the magnetic carrier is not sufficient, and magnetic carrier adhesion to the photosensitive drum 1 may occur. Therefore, the magnet for the developing magnetic pole P1 was made of a rare earth metal alloy magnet having a strong magnetic force. Among rare earth metal alloy magnets, typical iron neodymium boron alloy magnets have a maximum energy product of 358 kJ / m.3The maximum energy product of iron neodymium boron alloy bonded magnet is 80 kJ / m.3Before and after. As a result, the maximum energy product conventionally used normally is 36 kJ / m.3Before and after, 20kJ / m3Since a strong magnetic force can be secured as compared with the front and rear ferrite magnets, ferrite bonded magnets, etc., the magnetic force on the surface of the developing sleeve can be secured even with a magnet having a small cross-sectional area. In addition to this, a samarium cobalt metal alloy magnet or the like can also be used to secure the magnetic force.
[0020]
Next, the developing operation of the developing device having the above configuration will be described with reference to FIG.
The developer 3 on the developing sleeve 4 is conveyed as the sleeve 4 rotates in the direction of arrow B, and is regulated by the doctor 6 to be thinned. The thinned developer 3 is conveyed to a developing area D facing the photosensitive drum 1 rotating in the direction of arrow A. In this development area D, magnetic toner is supplied to the latent image formed on the photosensitive drum 1, and the latent image is visualized. The developer on the developing sleeve 4 that has passed through the developing region D is further conveyed as the developing sleeve rotates, and reaches a position facing the toner supply port 8a. In the toner supply port 8a, the magnetic toner 3a in the toner hopper 8 is sent out by the agitator 9 and stays in contact with the developer on the developing sleeve 4. After the new magnetic toner 3a is taken in at the toner replenishing port 8a, the process returns to the developer accommodating portion S. Then, the developer 3 containing the new magnetic toner 3 a has an internal pressure that increases at the restriction portion by the doctor 6. The toner is charged by frictional charging with the magnetic carrier in the developer having an increased internal pressure. On the other hand, a part of the developer 3 that is not supplied to the developing area and is prevented from advancing by the doctor 6 moves to circulate in the developer accommodating portion S.
In this developing device, according to the change in the toner density on the developing sleeve 4, the regulation state of the transport developer on the developing sleeve 4 by the predoctor 7a changes, and the toner of the developer in the portion where the magnetic toner is consumed. Self-control is performed so that the density falls within a predetermined density range. As a result, the toner density of the developer 3 on the developing sleeve 4 is always kept within a substantially constant density range.
[0021]
Next, the developer used in this embodiment will be described.
As the developer toner used in the developing device of the present embodiment, from the viewpoint of suppressing toner scattering when touched on the high toner concentration side when the toner self-concentration control method in which the toner concentration fluctuation is relatively large is adopted. A magnetic toner composed of a binder resin and a magnetic material has the following characteristics.
The weight average particle diameter of the magnetic toner is 6.0 to 8.0 μm, and the number of particles of 5 μm or less is preferably 40 to 80% by number. The fluidity-imparting agent used in the toner is preferably used in an amount of 0.1 to 2% by weight based on the toner. When the fluidity-imparting agent is less than 0.1% by weight, the effect of improving toner aggregation is poor. When the fluidity-imparting agent exceeds 2% by weight, toner is scattered between fine wires, contamination in the machine, scratches and abrasion of the photoreceptor, etc. The problem tends to occur.
[0022]
Further, the core particles of the magnetic carrier constituting the developer of the present embodiment may be those conventionally known, for example, ferromagnetic metals such as iron, cobalt and nickel; alloys and compounds such as magnetite, hematite and ferrite; Examples thereof include a composite of the ferromagnetic fine particles and a resin.
These magnetic carriers are preferably coated on the surface with a resin for the purpose of increasing durability. The average particle size of the magnetic carrier is preferably 20 to 80 μm.
[0023]
Here, the force acting on the magnetic toner in the development region D will be described. The magnetic toner is subjected to an electric field force Fe between the photosensitive drum 1, an electrostatic force Fs between the magnetic carrier and a magnetic force Fb attracting the developing sleeve 4. . The force due to the toner drift described above can be considered as an increase (α) of the electrostatic force Fs. In a state where the toner drift occurs, Fs becomes Fs + α and is easily pulled back to the magnetic carrier.
[0024]
Therefore, in this embodiment, the peak value of the normal direction magnetic flux density generated outside the developing sleeve by the developing magnetic pole P1 is set to 50% or more, so that the width of the developing region D in the moving direction of the developing sleeve (developing nip width). ) Was narrowed, and α of the increase in Fs due to toner drift could be reduced to 0 (zero) or considerably smaller. Further, the density of the magnetic brush in the developing region D was increased, and the developer was uniformly spiked over the entire rotation center axis direction of the developing sleeve to be brought into contact with and separated from the surface of the photosensitive drum 1. As a result, it is possible to form a solid image with no trailing edge blank and to improve the image quality when magnetic toner is used.
[0025]
Next, toner scattering suppression means in the developing device of this embodiment will be described. FIG. 3 is a schematic configuration diagram of toner scattering suppression means. A toner scattering suppression sheet member 13 serving as toner scattering suppression means is provided at the front end of the developing device casing 2 on the downstream side of the development region so as to face the photosensitive drum 1. The toner scattering suppression sheet member 13 is disposed so as to be substantially parallel to a normal line from the root portion attached to the casing 2 toward the rotation center of the developing sleeve 4. In this embodiment, the toner scattering suppression sheet member 13 uses polyethylene terephthalate having a thickness of 0.05 mm. Moreover, it arrange | positioned at 40-50 degrees, the protrusion amount was 4 mm, and the gap | interval with the surface of the developing sleeve 4 was 1-2.5 mm. Further, a magnet sheet 12 is disposed on the toner scattering suppression sheet member 13 on the side facing the photosensitive drum. The distance between the surface (S pole) of the magnet sheet 12 and the photosensitive drum 1 is 0.3 mm to 2 mm, the length is 310 mm, the width is 2.5 mm, and the thickness is 1 mm. Moreover, the magnet sheet 12 is a rubber magnet, for example, N-1400 made by Sumitomo 3M is magnetized to a magnetic force of 30 to 50 mT. The magnetization direction was such that the same polarity as the P1b pole (S pole) of the magnet roller 5 was opposed to the photosensitive drum 1. The toner scattering suppression sheet member 13 side was magnetized to a magnetic pole (N pole) opposite in polarity to the P1b pole (S pole). In this embodiment, transparent PET is used as the toner scattering suppression sheet member 13, and the gap between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4 can be inspected by a non-contact laser measuring device in the inspection process. In addition to such a sheet member, the toner scattering suppressing means may have a shape in which a part of the casing faces the photosensitive drum 1.
[0026]
Here, toner scattering in the developer recovery unit of the developing device will be described. This developing apparatus performs an inching operation at the time of initial setup. The toner in the toner hopper 8 is sealed with a heat seal 11. Further, the magnetic carrier in the magnetic carrier housing chamber 15 is enclosed by a heat seal 14. When setting up the developing device, the heat seals 11 and 14 are pulled out. Here, when the heat seal 11 is pulled out, the toner agitator 9 is pressed against the developing sleeve side 2a of the casing 2 using its elastic force so that the toner in the toner hopper 8 does not flow out of the toner hopper at once. However, even if the toner is blocked by the toner agitator 9, the toner enters the gap T in FIG. Immediately after the heat seal 11 is pulled out, the toner accumulated in the gap T flows out toward the photosensitive drum 1 and is temporarily captured on the surface of the developing sleeve 4 by the magnetic force of the magnet roller 5. Further, when the amount of toner that has flowed out is large, the toner is dammed up by a toner scattering / scattering suppressing member so that the toner does not splash out of the developing device as it is. On the other hand, the magnetic carrier dropped by gravity from the magnetic carrier housing chamber 15 is temporarily trapped in the gap between the predoctor 7a and the developing sleeve 4 and stays in the developer housing chamber S, and falls to the space E in FIG. do not do. For this reason, the space E in FIG. 3 is in a state of only toner that has entered T. Next, when the developing sleeve 4 rotates, the magnetic carrier in the developer accommodating chamber S passes through the doctor 6 and eventually mixes with the toner. The toner that has entered the T and dropped into the E portion of the casing for several tens of seconds after the developing sleeve 4 starts rotating is mixed and stirred with the magnetic carrier. At this time, the floating toner that is not captured by the developer 3 and the developing sleeve 4 tends to be blown to the photosensitive drum side by the air current. By blocking this air flow by the toner scattering suppression sheet member 13 or directing it toward the developing sleeve, toner scattering is suppressed.
[0027]
Further, when the magnetic carrier floating at the exposed portion of the developing sleeve 4, particularly the P1b pole, falls on the surface of the toner scattering suppression sheet member 13 facing the photosensitive drum 1, one end is captured by the magnetic force of the magnet sheet 12. . Further, when vibration is applied to the magnetic carrier deposited on the surface of the toner scattering suppression sheet member 13 facing the photosensitive drum 1, the magnetic carrier flies and is again generated by the magnetic field formed by the magnetic pole P 1 b of the developing sleeve 13. It is carried by the developing sleeve 4 and returns to the developing device. Therefore, the toner scattering prevention sheet member 13 is prevented from falling.
[0028]
Here, since the toner scattering suppressing sheet member 13 is oriented substantially parallel to the normal line connecting the rotation center of the magnet sheet 12 and the developing sleeve 4, the magnetic carrier captured by the magnet sheet 12 is directed in the normal direction of the magnet roller 5. The developing sleeve 4 can be efficiently returned by the magnetic force.
[0029]
In addition, since the same polarity as the P1b pole (S pole) of the magnet roller 5 faces the photosensitive drum 1, not only the carrier drop is prevented but also the magnetic carrier easily returns to the developing sleeve 4 easily.
[0030]
As a comparative example, a case where a magnet sheet 12 is provided on the opposite side of the surface of the toner scattering suppression sheet member 13 facing the photosensitive drum 1 as shown in FIG. In this case as well, up to a certain amount, the magnetic carrier floating in the exposed portion of the developing sleeve 4 can be captured on the surface of the toner scattering suppression sheet member 13 facing the photosensitive drum 1. There is no effect of returning the magnetic carrier to the developing sleeve. For this reason, if the magnetic carrier is deposited on the toner scattering suppressing sheet member 13 on the side facing the photosensitive drum 1, it drops due to vibration or the like when the transfer paper passes.
[0031]
Therefore, even when there is a lot of carrier scattering in the exposed portion of the developing sleeve 4, the toner scattering suppressing sheet member 13 in which the magnet sheet 12 is disposed on the side facing the photosensitive drum 1 at the tip end of the casing 2 on the downstream side of the developing region. By providing, it is possible to suppress carrier falling and to suppress toner scattering in the developer recovery section.
[0032]
As described above, in this embodiment, the normal direction magnetic flux density peak of the magnetic pole on the downstream side in the rotation direction of the developer carrier relative to the main pole of the developer carrier is exposed from the opening of the developing device casing. In the two-component developing device in which the magnetic poles are arranged, it is possible to suppress the carrier dropping due to the carrier scattering at the exposed portion of the developer carrying member and the toner scattering at the developer collecting portion.
Further, since the toner scattering suppression sheet member 13 as the toner scattering suppression means is arranged so as to be substantially parallel to the normal line connecting the rotation center of the magnet sheet 12 as the magnetic member and the developing sleeve 4 as the developer carrying member. The magnetic carrier captured by the sheet 12 can be efficiently returned to the developer sleeve 4 by the normal direction magnetic force of the magnet roller 5.
Further, since the same polarity as the P1b pole (S pole) of the magnet roller 5 faces the photosensitive drum 1 of the magnet sheet 12, not only the carrier drop is prevented, but also the magnetic carrier easily returns to the developing sleeve 4. .
Further, by using the magnetic toner, the toner is attracted to the magnetic particles by the magnetic force, so that the toner scattering can be suppressed.
Further, the present invention relates to the photosensitive drum 1, the exposure device 51 as a latent image forming means for forming a latent image on the photosensitive drum 1, and the development of the latent image on the latent image carrier into a toner image. An image forming apparatus comprising an apparatus and a transfer device that transfers a toner image on the latent image carrier to a transfer material, and an auxiliary provided adjacent to the downstream side of the developing sleeve 4 in the rotation direction of the developing magnetic pole P1. Since it is applied to a developing device having an auxiliary magnetic pole P1b (S pole) which is a magnetic pole P1b (S pole) and has a narrow width and a sufficient magnetic force cannot be obtained, there is an excellent effect in suppressing carrier fall.
A photosensitive drum 1 as an image carrier; a charging roller 50 and an optical writing unit 51 as a latent image forming unit; a developing device 2 that develops a latent image on the photosensitive drum 1 to form a toner image; Application to an image forming apparatus including the transfer device 53 is particularly useful because a stable image can be obtained.
In the above embodiment, the developing device is described using a single-color image forming apparatus. However, the present invention can be applied to a color image forming apparatus that includes a plurality of developing devices and forms a color image. In this case, image deterioration due to color mixture can be prevented by suppressing carrier falling and toner scattering.
In the above embodiment, in order to improve the image quality and narrow the development nip, specifically, the auxiliary magnetic pole P1b that generates a magnetic field is adjacent to the main magnetic pole P1 on the downstream side in the rotation direction of the developer carrier. The above description is made using a developing device in which the normal direction magnetic flux density peak of the main magnetic pole P1 is narrowed. However, the position is not limited to the developing device described above, and the position where the normal direction magnetic flux density peak of the magnetic pole that generates the magnetic field on the downstream side in the rotation direction of the developer carrier relative to the main magnetic pole of the magnetic field generating unit is exposed from the opening of the casing. In the developing device described above, the present invention can be applied and the same effect can be obtained.
[0033]
【The invention's effect】
  Claims 1 to5According to the invention, the magnetic pole is arranged so that the normal direction magnetic flux density peak of the magnetic pole downstream in the rotation direction of the developer carrier from the main pole of the developer carrier is exposed from the opening of the developing device casing. In the component developing device, there is an excellent effect that the carrier falling due to the toner scattering in the developer collecting portion and the carrier scattering in the exposed portion of the developer carrying member can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a developing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a printer including the developing device.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a toner scattering suppressing member.
FIG. 4 is an example of a conventional toner scattering suppressing member.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a toner scattering suppressing member according to a comparative example.
[Explanation of symbols]
1 Photosensitive drum
2 Development device
2a casing
3 Developer
3a Magnetic toner
3b Magnetic carrier
4 Development sleeve
5 Magnet roller
6 Doctor
7 Developer storage case
7a Predoctor
8 Toner Hopper
8a Toner supply port
9 Toner agitator
10 Development bias power supply
12 Magnet sheet
13 Toner scattering suppression sheet member
50 Charging roller
51 Optical writing unit
52 paper
53 Transfer roller
S Developer container
D Development area

Claims (5)

潜像担持体に対向した開口部を有し、内部にトナーと磁性粒子とを含む現像剤を収容するケーシングと、該開口部から一部を露出するよう配置された回転可能な非磁性の現像剤担持体と、該現像剤担持体内部に配置され、少なくとも、該潜像担持体に対向する現像領域で該現像剤担持体上に該現像剤を穂立ちさせる磁界を発生させる主磁極と、該主磁極よりも該現像剤担持体の回転方向下流側に磁界を発生させる磁極とを形成する固定配置された磁界発生手段とを備え、該現像領域で該現像剤担持体表面に担持したブラシ状の現像剤にて該潜像担持体上の潜像を現像する現像装置において、
上記磁界発生手段の上記主磁極よりも上記現像剤担持体の回転方向下流側に磁界を発生させる磁極の法線方向磁束密度ピークが上記ケーシングの開口部より露出した位置にあり、かつ、上記現像領域よりも該現像剤担持体の回転方向下流側のケーシング端部に、上記潜像担持体と対向し、該現像剤担持体上の現像剤と該ケーシング端部との間に形成される隙間を小さくして該隙間からのトナー飛散を抑制する、シート部材で構成されたトナー飛散抑制手段を設け、
該シート部材の潜像担持体と対向する側にマグネットを設け、
該シート部材のシート面が該マグネットと該現像剤担持体の中心とを結ぶ方向に対して略平行になるように、該シート部材を配置したことを特徴とする現像装置。 A casing having an opening facing the latent image carrier and containing a developer containing toner and magnetic particles therein, and a rotatable nonmagnetic development disposed so as to partially expose the opening A main pole for generating a magnetic field that is arranged inside the developer carrier and at least develops the developer on the developer carrier in a development region facing the latent image carrier; A brush arranged on the surface of the developer carrying member in the developing region, the magnetic field generating means being fixedly arranged to form a magnetic pole for generating a magnetic field downstream of the main magnetic pole in the rotation direction of the developer carrying member. In a developing device for developing a latent image on the latent image carrier with a developer in the form of a sheet,
The normal direction magnetic flux density peak of the magnetic pole that generates a magnetic field downstream of the main magnetic pole of the magnetic field generating means in the rotation direction of the developer carrier is located at a position exposed from the opening of the casing, and the developing A gap formed between the developer on the developer carrier and the casing end, facing the latent image carrier at the casing end downstream of the region in the rotation direction of the developer carrier. the small to suppress the toner scattering from the gap, provided the toner scattering reduction unit constituted by a sheet member,
A magnet is provided on the side of the sheet member facing the latent image carrier ,
A developing device , wherein the sheet member is disposed so that a sheet surface of the sheet member is substantially parallel to a direction connecting the magnet and the center of the developer carrying member . 請求項１の現像装置において、
上記マグネットは、上記潜像像担持体に対して上記現像剤担持体の現像領域の下流に隣接する磁極と同極を対向させて配置することを特徴とする現像装置。The developing device 請 Motomeko 1,
2. A developing apparatus according to claim 1, wherein the magnet is disposed so that the same pole as the magnetic pole adjacent to the latent image carrier is located downstream of the developing area of the developer carrier. 請求項１または２の現像装置において、
上記トナーが磁性トナーであることを特徴とする現像装置。The developing device according to claim 1 or 2,
A developing device, wherein the toner is a magnetic toner. 請求項１、２または３の現像装置において、
上記主磁極よりも上記現像剤担持体の回転方向下流側に磁界を発生させる磁極が、上記主磁極の法線方向磁束密度分布を狭くするために磁力形成を補助する補助磁極であることを特徴とする現像装置。The developing device according to claim 1, 2 or 3,
The magnetic pole that generates a magnetic field on the downstream side in the rotation direction of the developer carrier relative to the main magnetic pole is an auxiliary magnetic pole that assists magnetic force formation in order to narrow the normal direction magnetic flux density distribution of the main magnetic pole. A developing device. 潜像担持体と、該潜像担持体に潜像を形成する潜像形成手段と、該潜像担持体上の潜像を現像してトナー像とする現像装置と、該潜像担持体上のトナー像を転写材に転写する転写装置とを備えた画像形成装置であって、
該現像装置として、請求項１、２、３または４の現像装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。A latent image carrier, latent image forming means for forming a latent image on the latent image carrier, a developing device for developing the latent image on the latent image carrier into a toner image, and the latent image carrier; An image forming apparatus including a transfer device that transfers the toner image to a transfer material,
As developing device, an image forming apparatus characterized by claims 1, 2, 3 or is using the developing device 4.
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